(57)【要約】光センサ付き表示装置において、認識処理部（２２）は、光センサ（２）によるスキャン画像に対して認識処理を行って位置を算出する。モード制御部（２４）は、認識処理部（２２）の動作を停止させる待機モードか否かを判定する。間引き画像メモリ（２５）は、待機モード移行時に、画素数が間引かれた間引き画像を記憶する。モード制御部（２４）は、記憶された間引き画像と新たに供給された間引き画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が第１の閾値以上である画素の個数が第２の閾値以上であるときに、待機モードから脱出する。ここで照度センサ（２０）からの周囲照度Ｌに応じて第１および第２の閾値が適宜設定されるので、画像の変化がノイズと正確に区別され、待機モードを誤って解除しまたは解除しないことが防止される。
2011083609.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光センサを備えた表示装置であって、
２次元状に配置された複数の画素回路および複数の光センサを含む表示パネルと、
表示データに応じた信号を前記画素回路に書き込む動作と、受光量に応じた信号を前記光センサから読み出す動作とを行う駆動回路と、
通常モードにおいて前記光センサから読み出した信号に基づく認識対象画像に対して認識処理を行い、検知対象物の位置を示す座標データを出力する認識処理部と、
通常モードか待機モードかを判定し、通常モードでは前記認識処理部を動作させ、待機モードでは前記認識処理部の動作を停止させるモード制御部と、
通常モードから待機モードに移行するときに、前記光センサから読み出した信号に基づく比較対象画像を記憶する画像記憶部と、
周囲照度を検出する照度検出部と
を備え、
前記モード制御部は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じた所定程度以上、前記光センサから読み出した信号に基づく新たな比較対象画像が前記画像記憶部に記憶された比較対象画像から変化したと判定したときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする、表示装置。
【請求項２】
前記モード制御部は、前記画像記憶部に記憶された比較対象画像と前記新たな比較対象画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が第１の閾値以上である画素の個数が第２の閾値以上であるときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じて定められることを特徴とする、請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に対して単調増加するよう定められることを特徴とする、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
赤外光を出射する赤外バックライトをさらに備え、
前記モード制御部は、待機モードでは前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じて前記赤外バックライトを消灯または減光させることを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記比較対象画像は、前記認識対象画像よりも少ない画素数を有することを特徴とする、請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記比較対象画像は、前記認識対象画像から画素値を間引いた画像であることを特徴とする、請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記駆動回路は、前記モード制御部による判定結果に従い、待機モードでは通常モードよりも少ない量の信号を前記光センサから読み出すことを特徴とする、請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
２次元状に配置された複数の画素回路および複数の光センサを含む表示パネルと、前記光センサから読み出した信号に基づく認識対象画像に対して認識処理を行い、検知対象物の位置を示す座標データを出力する認識処理部とを備えた表示装置の制御方法であって、
表示データに応じた信号を前記画素回路に書き込むステップと、
受光量に応じた信号を前記光センサから読み出すステップと、
通常モードか待機モードかを判定するステップと、
通常モードで前記認識処理部を起動させるステップと、
待機モードで前記認識処理部の動作を停止させるステップと、
通常モードから待機モードに移行するときに、前記光センサから読み出した信号に基づく比較対象画像を記憶するステップと、
周囲照度を検出する照度検出ステップと
を備え、
前記モードを判定するステップでは、前記照度検出ステップにおいて検出された前記周囲照度に応じた所定程度以上、前記光センサから読み出した信号に基づく新たな比較対象画像が前記画像記憶ステップで記憶された比較対象画像から変化したときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする、表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示装置に関し、特に、表示パネルに複数の光センサを設けた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、指やペンなどで画面に触れることにより操作可能な電子機器が普及している。また、表示画面内のタッチ位置を検出する方法として、表示パネルに複数の光センサを設け、指などが画面に接近したときにできる影像や反射像を光センサを用いて検知する方法が知られている。また、表示データにかかわらず高い精度でタッチ位置を検出するために、表示装置に赤外光を出射する赤外バックライトを設け、赤外光による反射像を光センサを用いて検知する方法も知られている。【０００３】
このような光センサ付き表示装置には、赤外バックライト以外にも、光センサから読み出した信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器や、得られたデジタル信号に基づきタッチ位置を求める認識処理部などが設けられる。このため、光センサ付き表示装置には、光センサを備えていない表示装置と比べて消費電力が大きいという問題がある。【０００４】
そこで、消費電力を削減する方法の１つとして、光センサ付き表示装置に通常モードと待機モードを設け、待機モードでは回路の動作を停止させたり、回路の動作速度を遅くしたりする方法が考えられる。これに関連して、日本特開２００９−１９３４８２号公報には、動作モードが通常モードである場合には１画面分の受光信号を６０Ｈｚごとに読み出し、低消費モード（待機モード）である場合には１画面分の受光信号を１０Ｈｚごとに読み出す構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】日本特開２００９−１９３４８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、日本特開２００９−１９３４８２号公報に記載の表示装置は、待機モード（低消費モード）時においても、座標を検出する認識処理部は動作している。よって、画像の読み出し周波数が低減されるとしても、基本的な動作は通常モード時と変わらない。そのことから、消費電力は大きく低減されることはない。特に、この従来の表示装置に備えられるバックライトの消費電力は比較的大きいため、待機モード時にバックライトを通常モード時と同様に点灯させる限り、消費電力を大きく低減させることができない。【０００７】
この点、消費電力を低減させるため、待機モード時にバックライトを消灯する構成も考えられる。しかし、待機モード時に単純にバックライトを消灯する構成では、通常モード時と同様の光検出を行うことができなくなるため、待機モード時に座標を検出することができなくなる。その結果、速やかに待機モードを脱出することができなくなる。【０００８】
また、少なくとも待機モード時には、外光により光検出を行う構成も考えられるが、外光が弱い（周囲照度が低い）場合には、タッチ位置を検出することが困難であり、また誤検出も多くなる。そのため、正確に待機モードを脱出することが困難となる。【０００９】
それ故に、本発明は、待機モード時において消費電力を大きく低減するとともに、正確かつ速やかに待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出できる光センサ付き表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の局面は、複数の光センサを備えた表示装置であって、
２次元状に配置された複数の画素回路および複数の光センサを含む表示パネルと、
表示データに応じた信号を前記画素回路に書き込む動作と、受光量に応じた信号を前記光センサから読み出す動作とを行う駆動回路と、
通常モードにおいて前記光センサから読み出した信号に基づく認識対象画像に対して認識処理を行い、検知対象物の位置を示す座標データを出力する認識処理部と、
通常モードか待機モードかを判定し、通常モードでは前記認識処理部を動作させ、待機モードでは前記認識処理部の動作を停止させるモード制御部と、
通常モードから待機モードに移行するときに、前記光センサから読み出した信号に基づく比較対象画像を記憶する画像記憶部と、
周囲照度を検出する照度検出部と
を備え、
前記モード制御部は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じた所定程度以上、前記光センサから読み出した信号に基づく新たな比較対象画像が前記画像記憶部に記憶された比較対象画像から変化したと判定したときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする。【００１１】
本発明の第２の局面は、本発明の第１の局面において、
前記モード制御部は、前記画像記憶部に記憶された比較対象画像と前記新たな比較対象画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が第１の閾値以上である画素の個数が第２の閾値以上であるときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする。【００１２】
本発明の第３の局面は、本発明の第２の局面において、
前記第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じて定められることを特徴とする。【００１３】
本発明の第４の局面は、本発明の第３の局面において、
前記第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、前記照度検出部により検出された前記周囲照度に対して単調増加するよう定められることを特徴とする。【００１４】
本発明の第５の局面は、本発明の第１の局面において、
赤外光を出射する赤外バックライトをさらに備え、
前記モード制御部は、待機モードでは前記照度検出部により検出された前記周囲照度に応じて前記赤外バックライトを消灯または減光させることを特徴とする。【００１５】
本発明の第６の局面は、本発明の第１の局面において、
前記比較対象画像は、前記認識対象画像よりも少ない画素数を有することを特徴とする。【００１６】
本発明の第７の局面は、本発明の第６の局面において、
前記比較対象画像は、前記認識対象画像から画素値を間引いた画像であることを特徴とする。【００１７】
本発明の第８の局面は、本発明の第７の局面において、
前記駆動回路は、前記モード制御部による判定結果に従い、待機モードでは通常モードよりも少ない量の信号を前記光センサから読み出すことを特徴とする。【００１８】
本発明の第９の局面は、２次元状に配置された複数の画素回路および複数の光センサを含む表示パネルと、前記光センサから読み出した信号に基づく認識対象画像に対して認識処理を行い、検知対象物の位置を示す座標データを出力する認識処理部とを備えた表示装置の制御方法であって、
表示データに応じた信号を前記画素回路に書き込むステップと、
受光量に応じた信号を前記光センサから読み出すステップと、
通常モードか待機モードかを判定するステップと、
通常モードで前記認識処理部を起動させるステップと、
待機モードで前記認識処理部の動作を停止させるステップと、
通常モードから待機モードに移行するときに、前記光センサから読み出した信号に基づく比較対象画像を記憶するステップと、
周囲照度を検出する照度検出ステップと
を備え、
前記モードを判定するステップでは、前記照度検出ステップにおいて検出された前記周囲照度に応じた所定程度以上、前記光センサから読み出した信号に基づく新たな比較対象画像が前記画像記憶ステップで記憶された比較対象画像から変化したときに、待機モードから通常モードに移行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
上記本発明の第１または第９の局面によれば、通常モードか待機モードかを判定し、待機モードでは認識処理部の動作を停止させることにより、表示装置の消費電力を削減することができる。また、光センサから読み出した信号に基づく比較対象画像が、待機モードに移行したときから周囲照度に応じた所定以上変化したときに、通常モードに移行する。このことにより、検知対象物が画面に接触する前に通常モードに移行することができる。したがって、速やかに待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出することができるとともに、周囲照度に応じた判定によりノイズと正確に区別することができ、待機モードを誤って解除しまたは解除しないことを防止することができる。よって、正確に待機モードを脱出することができる。【００２０】
上記本発明の第２の局面によれば、記憶された比較対象画像と新たな比較対象画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が第１の閾値以上である画素の個数が第２の閾値以上であるときに通常モードに移行することにより、検知対象物が画面に接触する前に通常モードに移行することができる。したがって、速やかに待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出することができる。【００２１】
上記本発明の第３の局面によれば、第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、周囲照度に応じて定められるので、周囲照度の変化による影響を受けることなく、またはその影響を低減するよう第１および第２の閾値のうちの少なくとも一方を定めることにより、待機モードを解除するか否かの判定を正確にすることができる。【００２２】
上記本発明の第４の局面によれば、第１および第２の閾値のうち少なくとも一方は、周囲照度に対して単調増加するよう定められるので、例えば周囲照度が低い場合には第１の閾値が小さく設定されることにより、新たな比較対象画像の変化をノイズと区別しつつ、わずかな変化を正確に検出することができるので、変化がないと誤判定し待機モードを解除しないことを防止することができる。また周囲照度が高い場合には第１の閾値を大きい値に設定することにより、ノイズなどによるわずかな画素値の変化による誤判定を回避することができるので、新たな比較対象画像の変化を正確に検出することができる。さらに、周囲照度が低い場合には第２の閾値が小さく設定されることにより、新たな比較対象画像の変化を画素値が変化したわずかな画素数で正確に検出することができる。さらにまた、周囲照度が高い場合には第２の閾値が大きく設定されることにより、増加したノイズによる新たな比較対象画像の変化を検知対象物の像の変化と誤判断し待機モードを誤って解除することを防止することができる。このように、正確に待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出することができる。【００２３】
上記本発明の第５の局面によれば、待機モードにおいて赤外バックライトを消灯または減光させることにより、表示装置の消費電力を削減することができる。【００２４】
上記本発明の第６の局面によれば、認識対象画像よりも画素数が少ない比較対象画像を用いてモード判定処理を行うことにより、モード判定処理に必要なメモリ量と計算量を削減することができる。【００２５】
上記本発明の第７の局面によれば、認識対象画像から画素値を間引いた画像を比較対象画像とすることにより、平均値算出処理などを行うことなく、比較対象画像を容易に生成することができる。【００２６】
上記本発明の第８の局面によれば、待機モードでは駆動回路の動作速度を遅くすることにより、モード判定処理に必要な比較対象画像を生成しながら、表示装置の消費電力を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。
【図２】上記実施形態における液晶表示装置の液晶パネルの詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】上記実施形態における液晶表示装置のタイミングチャートである。
【図４】上記実施形態における液晶表示装置の液晶パネルの断面とバックライトの配置位置を示す図である。
【図５Ａ】上記実施形態における液晶表示装置における影像を検知する方法の原理を示す図である。
【図５Ｂ】上記実施形態における液晶表示装置における反射像を検知する方法の原理を示す図である。
【図６Ａ】上記実施形態において、指の影像を含むスキャン画像の例を示す図である。
【図６Ｂ】上記実施形態において、指の影像と指の腹の反射像を含むスキャン画像の例を示す図である。
【図７】上記実施形態における液晶表示装置のモード制御部の動作を示すフローチャートである。
【図８】上記実施形態における液晶表示装置の赤外バックライトに流される電流と周囲照度との関係を示すグラフ図である。
【図９】上記実施形態における液晶表示装置における第１の閾値ＴＨ１と周囲照度との関係を示すグラフ図である。
【図１０】上記実施形態における液晶表示装置における第２の閾値ＴＨ２と周囲照度との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係る液晶表示装置の構成を示すブロック図である。図１に示す液晶表示装置１０は、センサ内蔵液晶パネル１１（以下、単に液晶パネルという）、表示データ処理回路１２、Ａ／Ｄ変換器１３、センサデータ処理回路１４、バックライト１５、および照度センサ２０を備えている。液晶パネル１１は、パネル駆動回路１６と画素アレイ１７を含んでいる。画素アレイ１７には、複数の画素回路１と複数の光センサ２が２次元状に設けられる。
【００２９】
液晶表示装置１０には、外部から表示データＤ１が入力される。表示データ処理回路１２は、表示データＤ１に対して必要に応じて色補正処理やフレームレート変換処理などを行い、表示データＤ２を出力する。パネル駆動回路１６は、画素回路１に対して表示データＤ２に応じた電圧を書き込む。これにより、液晶パネル１１には表示データＤ２に基づく画像が表示される。
【００３０】
バックライト１５は、バックライト電源回路（図示せず）から供給された電源電圧に基づき、液晶パネル１１の背面に光（バックライト光）を照射する。バックライト１５は、白色光を出射する白色バックライト１８と、赤外光を出射する赤外バックライト１９とを含んでいる。白色バックライト１８は画像表示のために設けられ、赤外バックライト１９はタッチ位置の検出のために設けられている。
【００３１】
パネル駆動回路１６は、画素回路１に電圧を書き込む動作に加えて、光センサ２から受光量に応じた電圧を読み出す動作を行う。光センサ２の出力信号（以下、センサ出力信号という）は、液晶パネル１１の外部に出力される。Ａ／Ｄ変換器１３は、アナログのセンサ出力信号をデジタル信号に変換する。照度センサ２０は、液晶表示装置１０の表示部近傍に取り付けられており、当該表示部を照らす周囲照度Ｌに応じた電圧を出力するセンサである。なお、周囲照度Ｌを検出可能な構成であればよく、例えば照度センサ２０に代えて、表示装置外部から周囲照度Ｌを取得してもよいし、スキャン画像生成部２１で生成されたセンサデータより周囲照度を取得してもよい。この取得部が照度検出部として機能する。
【００３２】
センサデータ処理回路１４は、スキャン画像生成部２１、認識処理部２２、ホストインターフェイス部２３（以下、ホストＩ／Ｆ部という）、モード制御部２４、間引き画像メモリ２５、および、制御レジスタ２６を含んでいる。スキャン画像生成部２１は、Ａ／Ｄ変換器１３から出力されたデジタル信号に基づき、デジタル画像（以下、スキャン画像という）を生成する。このスキャン画像には、液晶パネル１１の表面付近にある検知すべき物体（例えば、指やペンなど。以下、対象物という）の像が含まれていることがある。認識処理部２２は、スキャン画像に対して対象物を検知するための認識処理を行い、スキャン画像内での対象物の位置を求め、タッチ位置を示す座標データＣｏを出力する。認識処理部２２から出力された座標データＣｏは、ホストＩ／Ｆ部２３を経由してホスト（図示せず）に対して出力される。
【００３３】
図２は、液晶パネル１１の詳細な構成を示すブロック図である。図２に示すように、画素アレイ１７は、ｍ本の走査信号線Ｇ１〜Ｇｍ、３ｎ本のデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎ、および、（ｍ×３ｎ）個の画素回路１を備えている。これに加えて画素アレイ１７は、（ｍ×ｎ）個の光センサ２、ｍ本のセンサ読み出し線ＲＷ１〜ＲＷｍ、および、ｍ本のセンサリセット線ＲＳ１〜ＲＳｍを備えている。液晶パネル１１は、例えば多結晶シリコンを用いて周知の工程により形成される。
【００３４】
走査信号線Ｇ１〜Ｇｍは、互いに平行に配置される。データ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎは、走査信号線Ｇ１〜Ｇｍと直交するように互いに平行に配置される。センサ読み出し線ＲＷ１〜ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１〜ＲＳｍは、走査信号線Ｇ１〜Ｇｍと平行に配置される。
【００３５】
画素回路１は、走査信号線Ｇ１〜Ｇｍとデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎの交点近傍に１個ずつ設けられる。画素回路１は、列方向（図２では縦方向）にｍ個ずつ、行方向（図２では横方向）に３ｎ個ずつ、全体として２次元状に配置される。画素回路１は、何色のカラーフィルタを設けるかによって、Ｒ画素回路１ｒ、Ｇ画素回路１ｇおよびＢ画素回路１ｂに分類される。これら３種類の画素回路は、Ｇ、Ｂ、Ｒの順に行方向に並べて配置され、３個で１個の画素を形成する。
【００３６】
画素回路１は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）３と液晶容量４を含んでいる。ＴＦＴ３のゲート端子は走査信号線Ｇｉ（ｉは１以上ｍ以下の整数）に接続され、ソース端子はデータ信号線ＳＲｊ、ＳＧｊ、ＳＢｊ（ｊは１以上ｎ以下の整数）のいずれかに接続され、ドレイン端子は液晶容量４の一方の電極に接続される。液晶容量４の他方の電極には、共通電極電圧が印加される。以下、Ｒ画素回路１ｒに接続されたデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎをＲデータ信号線、Ｂ画素回路１ｂに接続されたデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎをＢデータ信号線という。なお、画素回路１は補助容量を含んでいてもよい。
【００３７】
画素回路１の光透過率（サブ画素の輝度）は、画素回路１に書き込まれた電圧によって定まる。走査信号線Ｇｉとデータ信号線ＳＸｊ（ＸはＲ、Ｇ、Ｂのいずれか）に接続された画素回路１にある電圧を書き込むためには、走査信号線Ｇｉにハイレベル電圧（ＴＦＴ３をオン状態にする電圧）を印加し、データ信号線ＳＸｊに書き込むべき電圧を印加すればよい。表示データＤ２に応じた電圧を画素回路１に書き込むことにより、サブ画素の輝度を所望のレベルに設定することができる。
【００３８】
光センサ２は、コンデンサ５、フォトダイオード６およびセンサプリアンプ７を含み、画素ごとに設けられる。コンデンサ５の一方の電極は、フォトダイオード６のカソード端子に接続される（以下、この接続点を節点Ｐという）。コンデンサ５の他方の電極はセンサ読み出し線ＲＷｉに接続され、フォトダイオード６のアノード端子はセンサリセット線ＲＳｉに接続される。センサプリアンプ７は、ゲート端子が節点Ｐに接続され、ドレイン端子がＲデータ信号線ＳＲｊに接続され、ソース端子がＢデータ信号線ＳＢｊに接続されたＴＦＴで構成される。
【００３９】
センサ読み出し線ＲＷｉやＢデータ信号線ＳＢｊなどに接続された光センサ２で光量を検知するためには、センサ読み出し線ＲＷｉとセンサリセット線ＲＳｉに所定の電圧を印加し、Ｒデータ信号線ＳＲｊに電源電圧ＶＤＤを印加すればよい。センサ読み出し線ＲＷｉとセンサリセット線ＲＳｉに所定の電圧を印加した後、フォトダイオード６に光が入射すると、入射光量に応じた電流がフォトダイオード６に流れ、節点Ｐの電圧は流れた電流の分だけ低下する。このタイミングでセンサ読み出し線ＲＷｉに高い電圧を印加して節点Ｐの電圧を持ち上げ、センサプリアンプ７のゲート電圧を閾値以上にした上でＲデータ信号線ＳＲｊに電源電圧ＶＤＤを印加すると、節点Ｐの電圧はセンサプリアンプ７で増幅され、Ｂデータ信号線ＳＢｊには増幅後の電圧が出力される。したがって、Ｂデータ信号線ＳＢｊの電圧に基づき、光センサ２で検知された光量を求めることができる。
【００４０】
画素アレイ１７の周辺には、走査信号線駆動回路３１、データ信号線駆動回路３２、センサ行駆動回路３３、ｐ個（ｐは１以上ｎ以下の整数）のセンサ出力アンプ３４、出力制御回路３５、および、複数のスイッチ３６〜３９が設けられる。これらの回路は、図１ではパネル駆動回路１６に相当する。
【００４１】
データ信号線駆動回路３２は、３ｎ本のデータ信号線に対応して３ｎ個の出力端子を有する。Ｂデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎとこれに対応したｎ個の出力端子との間にはスイッチ３６が１個ずつ設けられ、Ｒデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎとこれに対応したｎ個の出力端子との間にはスイッチ３７が１個ずつ設けられる。Ｂデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎはｐ本ずつのグループに分けられ、グループ内でｋ番目（ｋは１以上ｐ以下の整数）のＢデータ信号線とｋ番目のセンサ出力アンプ３４の入力端子との間にはスイッチ３８が１個ずつ設けられる。Ｒデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎと電源電圧ＶＤＤとの間にはスイッチ３９が１個ずつ設けられる。図２に含まれるスイッチ３６〜３９の個数はいずれもｎ個である。
【００４２】
液晶表示装置１０では、１フレーム時間は、画素回路に信号（表示データに応じた電圧信号）を書き込む表示期間と、光センサから信号（受光量に応じた電圧信号）を読み出すセンシング期間とに分割され、図２に示す回路は表示期間とセンシング期間で異なる動作を行う。表示期間では、スイッチ３６、３７はオン状態、スイッチ３８、３９はオフ状態となる。これに対してセンシング期間では、スイッチ３６、３７はオフ状態、スイッチ３９はオン状態となり、スイッチ３８はＢデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎがグループごとに順にセンサ出力アンプ３４の入力端子に接続されるように時分割でオン状態となる。
【００４３】
表示期間では、走査信号線駆動回路３１とデータ信号線駆動回路３２が動作する。走査信号線駆動回路３１は、タイミング制御信号Ｃ１に従い、走査信号線Ｇ１〜Ｇｍの中から１ライン時間ごとに１本の走査信号線を選択し、選択した走査信号線にはハイレベル電圧を印加し、残りの走査信号線にはローレベル電圧を印加する。データ信号線駆動回路３２は、表示データ処理回路１２から出力された表示データＤＲ、ＤＧ、ＤＢに基づき、データ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎを線順次方式で駆動する。より詳細には、データ信号線駆動回路３２は、表示データＤＲ、ＤＧ、ＤＢを少なくとも１行分ずつ記憶し、１ライン時間ごとに１行分の表示データに応じた電圧をデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎに印加する。なお、データ信号線駆動回路３２は、データ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎを点順次方式で駆動してもよい。
【００４４】
センシング期間では、センサ行駆動回路３３、センサ出力アンプ３４、および、出力制御回路３５が動作する。センサ行駆動回路３３は、タイミング制御信号Ｃ２に従い、センサ読み出し線ＲＷ１〜ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１〜ＲＳｍの中から１ライン時間ごとに信号線を１本ずつ選択し、選択したセンサ読み出し線とセンサリセット線には所定の読み出し用電圧とリセット用電圧を印加し、それ以外の信号線には選択時と異なる電圧を印加する。なお、典型的には、１ライン時間の長さは表示期間とセンシング期間で異なる。センサ出力アンプ３４は、スイッチ３８によって選択された電圧を増幅し、センサ出力信号ＳＳ１〜ＳＳｐとして出力する。出力制御回路３５の動作については後述する。
【００４５】
図３は、液晶表示装置１０のタイミングチャートである。図３に示すように、垂直同期信号ＶＳＹＮＣは１フレーム時間ごとにハイレベルになり、１フレーム時間は表示期間とセンシング期間に分割される。センス信号ＳＣは、表示期間かセンシング期間かを示す信号であり、表示期間ではローレベルになり、センシング期間ではハイレベルになる。
【００４６】
表示期間では、スイッチ３６、３７がオン状態になり、データ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎはいずれもデータ信号線駆動回路３２に接続される。表示期間では、まず走査信号線Ｇ１の電圧がハイレベルになり、次に走査信号線Ｇ２の電圧がハイレベルになり、それ以降は走査信号線Ｇ３〜Ｇｍの電圧が順にハイレベルになる。走査信号線Ｇｉの電圧がハイレベルである間、データ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎ、ＳＧ１〜ＳＧｎ、ＳＢ１〜ＳＢｎには、走査信号線Ｇｉに接続された３ｎ個の画素回路１に書き込むべき電圧が印加される。
【００４７】
センシング期間では、スイッチ３９がオン状態になり、スイッチ３８は時分割でオン状態になる。このため、Ｒデータ信号線ＳＲ１〜ＳＲｎには電源電圧ＶＤＤが固定的に印加され、Ｂデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎは時分割でセンサ出力アンプ３４の入力端子に接続される。センシング期間では、まずセンサ読み出し線ＲＷ１とセンサリセット線ＲＳ１が選択され、次にセンサ読み出し線ＲＷ２とセンサリセット線ＲＳ２が選択され、それ以降はセンサ読み出し線ＲＷ３〜ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ３〜ＲＳｍが１組ずつ順に選択される。選択されたセンサ読み出し線とセンサリセット線には、それぞれ、読み出し用電圧とリセット用電圧が印加される。センサ読み出し線ＲＷｉとセンサリセット線ＲＳｉが選択されている間、Ｂデータ信号線ＳＢ１〜ＳＢｎには、センサ読み出し線ＲＷｉに接続されたｎ個の光センサ２で検知された光量に応じた電圧が出力される。なお、後述する待機モードでは、センサ読み出し線ＲＷ１〜ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１〜ＲＳｍのうち、一部の信号線のみが１組ずつ順に選択される。
【００４８】
図４は、液晶パネル１１の断面とバックライト１５の配置位置を示す図である。液晶パネル１１は、２枚のガラス基板４１ａ、４１ｂの間に液晶層４２を挟み込んだ構造を有する。一方のガラス基板４１ａには３色のカラーフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂ、遮光膜４４、対向電極４５などが設けられ、他方のガラス基板４１ｂには画素電極４６、データ信号線４７、光センサ２などが設けられる。図４では、光センサ２に含まれるフォトダイオード６は、青色カラーフィルタ４３ｂを設けた画素電極４６の近傍に設けられている。ガラス基板４１ａ、４１ｂの対向する面には配向膜４８が設けられ、他方の面には偏光板４９が設けられる。液晶パネル１１の２枚の面のうちガラス基板４１ａ側の面が表面になり、ガラス基板４１ｂ側の面が背面になる。
【００４９】
液晶表示装置１０は、表示画面内のタッチ位置を検知するときに、影像を検知する方法と反射像（あるいは、影像と反射像の両方）を検知する方法のいずれかを使用する。図５Ａは影像を検知する方法の原理を示す図であり、図５Ｂは反射像を検知する方法の原理を示す図である。影像を検知する方法（図５Ａ）では、フォトダイオード６を含む光センサ２は、ガラス基板４１ａや液晶層４２などを透過した外光５１を検知する。このときに指などの対象物５３が液晶パネル１１の表面付近にあると、光センサ２に入射すべき外光５１が対象物５３によって遮られる。したがって、光センサ２を用いて、外光５１による対象物５３の影像を検知することができる。
【００５０】
反射像を検知する方法（図５Ｂ）では、フォトダイオード６を含む光センサ２は、バックライト光５２の反射光を検知する。より詳細には、バックライト１５から出射されたバックライト光５２は、液晶パネル１１を透過して液晶パネル１１の表面から外部に出る。このときに対象物５３が液晶パネル１１の表面付近にあると、バックライト光５２は対象物５３で反射する。例えば、人間の指の腹は光をよく反射する。バックライト光５２の反射光は、ガラス基板４１ａや液晶層４２などを透過して光センサ２に入射する。したがって、光センサ２を用いて、バックライト光５２による対象物５３の反射像を検知することができる。
【００５１】
また、上記２つの方法を併用すれば、影像と反射像の両方を検知することができる。すなわち、光センサ２を用いて、外光５１による対象物５３の影像と、バックライト光５２による対象物５３の反射像とを同時に検知することができる。
【００５２】
図６Ａおよび図６Ｂは、指の像を含むスキャン画像の例を示す図である。図６Ａに示すスキャン画像は指の影像を含み、図６Ｂに示すスキャン画像は指の影像と指の腹の反射像を含む。センサデータ処理回路１４は、このようなスキャン画像に対して画像認識処理を行い、タッチ位置を示す座標データＣｏを出力する。
【００５３】
以下、液晶表示装置１０における動作モードの切り替えについて説明する。液晶表示装置１０は、消費電力を削減するために通常モードと待機モードを有し、待機モードでは回路の動作を停止させたり、回路の動作速度を遅くしたりする。具体的には、通常モードでは、パネル駆動回路１６はすべての光センサ２から信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１３はすべてのセンサ出力信号をデジタル値に変換し、認識処理部２２は認識処理を行い、赤外バックライト１９は点灯する。これに対して待機モードでは、パネル駆動回路１６は一部の光センサ２から信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１３は一部のセンサ出力信号をデジタル値に変換し、認識処理部２２は動作を停止し、赤外バックライト１９は場合によって消灯し（非発光状態となり）、または減光する（発光輝度が減少する）。この赤外バックライト１９の動作については後述する。
【００５４】
上記モード制御を行うために、センサデータ処理回路１４は、モード制御部２４、間引き画像メモリ２５、および、制御レジスタ２６を含んでいる。モード制御部２４は、通常モードか待機モードかを判定するモード判定処理、通常モードにおいて回路の動作を制御する通常モード制御処理、および、待機モードにおいて回路の動作を制御する待機モード制御処理を行う。間引き画像メモリ２５は、通常モードから待機モードに移行するときに、光センサ２から読み出した信号に基づく比較対象画像を記憶する画像記憶部として機能する。
【００５５】
制御レジスタ２６は、モード制御部２４の動作に必要な各種のパラメータを記憶している。具体的には、制御レジスタ２６は、第１の閾値ＴＨ１、第２の閾値ＴＨ２、第１のタイマー値ＴＭ１、第２のタイマー値ＴＭ２、および抽出範囲ＥＲなどを記憶している。２個の閾値ＴＨ１、ＴＨ２および２個のタイマー値ＴＭ１、ＴＭ２はモード判定処理に使用され、抽出範囲ＥＲは待機モード制御処理に使用される。制御レジスタ２６に記憶されるパラメータは、第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２を除き、ホストからホストＩ／Ｆ部２３を経由して設定される。なお、第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、モード制御部２４により算出される。詳しくは後述する。
【００５６】
図７は、モード制御部２４の動作を示すフローチャートである。モード制御部２４は、まず、制御レジスタ２６に記憶された第１のタイマー値ＴＭ１を設定してタイマーを起動する（ステップＳ１１）。次に、モード制御部２４は、通常モード制御処理を行う（ステップＳ１２）。ステップＳ１２では、モード制御部２４から出力される制御信号（図１に破線で示す信号）によって、認識処理部２２は動作を開始し、パネル駆動回路１６はすべての光センサ２から信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１３はすべてのセンサ出力信号をデジタル値に変換し、赤外バックライト１９は点灯する。
【００５７】
次に、モード制御部２４は、認識処理部２２から座標データＣｏが出力されたか否かを調べる（ステップＳ１３）。モード制御部２４は、座標データＣｏが出力されたときにはステップＳ１４へ進み、座標データＣｏが出力されていないときにはステップＳ１５へ進む。前者の場合、モード制御部２４は、制御レジスタ２６に記憶された第１のタイマー値ＴＭ１を設定してタイマーを再起動し（ステップＳ１４）、ステップＳ１３へ進む。後者の場合、モード制御部２４は、タイマーがタイムアウトしたか否かを調べる（ステップＳ１５）。タイマーがタイムアウトしていないときには、モード制御部２４はステップＳ１３へ進む。タイマーがタイムアウトしたときには、モード制御部２４は、通常モードから待機モードへ移行するために、ステップＳ２０へ進む。
【００５８】
通常モードから待機モードに移行するときに、モード制御部２４は、赤外バックライト１９を周囲照度Ｌに応じて消灯しまたは減光する（ステップＳ２０）。具体的には、モード制御部２４は、通常モードから待機モードに移行するときに、照度センサ２０から周囲照度Ｌを示す信号を受け取り、当該周囲照度Ｌに応じて定められる赤外バックライト１９に流すべき電流Ｉｂｒを設定する。
【００５９】
図８は、赤外バックライトに流される電流と周囲照度との関係を示すグラフ図である。この図８に示されるように、周囲照度Ｌが０である場合には、光センサ２は外光による検出ができないことから、赤外バックライト１９には最大照度に対応する２０ｍＡの上記電流Ｉｂｒが流される。また周囲照度Ｌが０から大きくなるにつれて、赤外バックライト１９に流される電流Ｉｂｒは小さくなり、周囲照度Ｌが５００ルクス以上である場合には赤外バックライト１９に流される電流Ｉｂｒはゼロとなり消灯されることがわかる。
【００６０】
このように周囲照度Ｌが適宜に設定される閾値（ここでは５００ルクス）以下の場合、赤外バックライト１９が点灯されるとともに、照度センサ２０によって検出される周囲照度Ｌが小さくなるほど赤外バックライト１９の光量が大きくなるよう設定される。これは以下の理由による。周囲照度Ｌが閾値以下の場合、光センサ２により検出される（外光による指などの）影のみで形成されるスキャン画像は、不鮮明なものまたはノイズとの識別が困難なものとなりやすい。したがって、赤外バックライト１９からの光を補うことにより、スキャン画像を反射光による像を含むものとする。そうすれば、スキャン画像を鮮明なものまたはノイズとの識別が容易なものとすることができる。なお、通常モードでは赤外バックライト１９は常時点灯されるが、上記のように周囲照度Ｌに応じて赤外バックライト１９を消灯しまたは減光するよう（その光量が小さくなるよう）制御してもよい。
【００６１】
以上のように、周囲照度Ｌが閾値以下の場合には赤外バックライト１９を消灯し、周囲照度Ｌが０より大きい場合には赤外バックライト１９を（最大光量よりも）減光するので、赤外バックライト１９が消費する比較的大きな電力を低減することができる。
【００６２】
なおここでは、赤外バックライト１９を消灯または減光するために、赤外バックライト１９に流すべき電流Ｉｂｒを適宜に設定する構成としたが、赤外バックライト１９を消灯または減光することができる他の周知の構成が採用されてもよい。例えば、赤外バックライト１９の照度を制御するために周知のＰＷＭ（パルス幅変調）方式を採用したインバータが使用される構成では、周囲照度Ｌが０である場合に最大照度に対応する１００％のＰＷＭデューティ比が設定され、周囲照度Ｌが大きくなるにつれてＰＷＭデューティ比は小さくなり、周囲照度Ｌが５００ルクス以上である場合にＰＷＭデューティ比が０％となって消灯されるよう、ＰＷＭデューティ比と周囲照度との関係を設定すればよい。
【００６３】
以上のように赤外バックライト１９の照度が周囲照度Ｌに応じて適宜に設定された後、モード制御部２４は、スキャン画像から画素値を間引いた画像（以下、間引き画像という）を生成し、間引き画像を間引き画像メモリ２５に書き込む（ステップＳ２１）。
【００６４】
次に、モード制御部２４は、待機モード制御処理を行う（ステップＳ２２）。ステップＳ２２では、モード制御部２４から出力される制御信号によって、認識処理部２２は動作を停止し、パネル駆動回路１６は一部の光センサ２から信号を読み出し、Ａ／Ｄ変換器１３は一部のセンサ出力信号をデジタル値に変換する。
【００６５】
より詳細には、モード制御部２４から出力される制御信号には、通常モードか待機モードかを示すモード制御信号が含まれている。図２に示すように、液晶パネル１１に供給されたモード制御信号ＭＣは、センサ行駆動回路３３と出力制御回路３５に入力される。待機モードのセンシング期間では、センサ行駆動回路３３は、センサ読み出し線ＲＷ１〜ＲＷｍとセンサリセット線ＲＳ１〜ＲＳｍのうち、一部の信号線のみを１組ずつ順に選択する。このとき出力制御回路３５は、一部のセンサ出力アンプ３４のみからセンサ出力信号ＳＳ１〜ＳＳｐが出力されるように制御する。また、Ａ／Ｄ変換器１３は、一部の光センサ２から読み出した信号をデジタル信号に変換する。
【００６６】
モード制御部２４は、ステップＳ２２において、制御レジスタ２６に記憶された抽出範囲ＥＲに基づき、処理範囲を示す制御信号を出力してもよい。例えば、制御レジスタ２６に記憶された抽出範囲ＥＲが表示画面の下半分を示すときには、モード制御部２４は、パネル駆動回路１６とＡ／Ｄ変換器１３に対して、表示画面の下半分を処理すべきことを示す制御信号を出力する。パネル駆動回路１６は、この制御信号に基づき、画素アレイ１７の下半分に配置された光センサ２から信号を読み出す。Ａ／Ｄ変換器１３は、このときに光センサ２から読み出した信号をデジタル信号に変換する。
【００６７】
このようにパネル駆動回路１６は、モード制御部２４による判定結果に従い、待機モードでは通常モードよりも少ない量の信号を光センサ２から読み出す。また、Ａ／Ｄ変換器１３は、モード制御部２４による判定結果に従い、待機モードでは通常モードよりも少ない頻度でデジタル値への変換を行う。この結果、待機モードでは、スキャン画像生成部２１からは、通常モードに出力されるスキャン画像から画素値を間引いた間引き画像が繰り返し出力される。なお、待機モードで出力される間引き画像は、ステップＳ２１で生成される間引き画像と同じ光センサ２から読み出した信号に基づくものとする。
【００６８】
また、モード制御部２４は、ステップＳ２２において、通常モードから待機モードに移行するときに、照度センサ２０により検出された周囲照度Ｌに基づき、当該周囲照度Ｌに応じて、詳しく後述するように第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２を算出し、これらの値を制御レジスタ２６に記憶させる。
【００６９】
次に、モード制御部２４には、スキャン画像生成部２１から出力された新たな間引き画像が入力される（ステップＳ２３）。次に、モード制御部２４は、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像とステップＳ２３で入力された新たな間引き画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が制御レジスタ２６に記憶された上記第１の閾値ＴＨ１以上である画素の個数Ｎを求める（ステップＳ２４）。次に、モード制御部２４は、ステップＳ２４で求めた個数Ｎと制御レジスタ２６に記憶された上記第２の閾値ＴＨ２とを比較する（ステップＳ２５）。モード制御部２４は、Ｎ２≧ＴＨ２のときにはステップＳ２６へ進み、Ｎ２＜ＴＨ２のときにはステップＳ２３へ進む。前者の場合、モード制御部２４は、制御レジスタ２６に記憶された第２のタイマー値ＴＭ２を設定してタイマーを起動し（ステップＳ２６）、待機モードから通常モードへ移行するために、ステップＳ１２へ進む。ただし、第２のタイマー値ＴＭ２は、第１のタイマー値ＴＭ１よりも小さいものとする。
【００７０】
このようにモード制御部２４は、座標データＣｏが出力されない状態が所定時間続いたときに（第１のタイマー値ＴＭ１だけ時間が経過したときに）、通常モードから待機モードに移行するが、待機モードから通常モードに移行した直後では、以前から通常モードであるときに比べて、より短い時間だけ座標データＣｏが出力されない状態が続いたときに（第２のタイマー値ＴＭ２だけ時間が経過したときに）、通常モードから待機モードに移行することになる。
【００７１】
その後、モード制御部２４は、新たに供給された間引き画像が間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像（通常モードから待機モードに移行するときに記憶された間引き画像）から所定以上変化したときに、具体的には上述したように、これらの画像に含まれる画素値の差が第１の閾値ＴＨ１以上である画素の個数Ｎが第２の閾値ＴＨ２以上である場合には、待機モードから通常モードに遷移する。
【００７２】
ここで、ステップＳ２２において前述したように、第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２は、モード制御部２４により周囲照度Ｌに応じて算出される。図９は、第１の閾値ＴＨ１と周囲照度との関係を示すグラフ図であり、図１０は、第２の閾値ＴＨ２と周囲照度との関係を示すグラフ図である。なお、図９は両対数グラフである。
【００７３】
図９に示されるように、周囲照度Ｌが０である場合には、前述のように赤外バックライト１９が点灯しているが、その反射光は微弱であるため新たな間引き画像の画素値は小さくなる。したがって、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像と新たな間引き画像との画素値の差（階調差）はいずれも小さくなるため、上記第１の閾値ＴＨ１を比較的小さい値（ここでは５階調）に設定する。そうすれば、わずかな画素値の変化を正確に検出することができる。このように周囲照度Ｌが低い場合、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像と新たな間引き画像との画素値はいずれも小さくなるため、上記第１の閾値ＴＨ１を比較的小さい値に設定することにより、対象物の反射像（または影像）の変化によるわずかな画素値の変化を正確に検出することができる。
【００７４】
また周囲照度Ｌが高くなるにつれて、上記第１の閾値ＴＨ１は大きな値に設定され（すなわち単調増加するよう設定され）、周囲照度Ｌが晴天の直射日光下などの最大値（ここでは１０万ルクス）であるときに上記第１の閾値ＴＨ１も所定の最大値（ここでは５０階調）に設定される。このように周囲照度Ｌが高い場合、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像と新たな間引き画像との画素値はいずれも大きくなるため、上記第１の閾値ＴＨ１を比較的大きい値に設定することにより、ノイズなどによって生じるわずかな画素値の変化による誤判定を回避することができる。よって、対象物の影像の変化による画素値の変化を正確に検出することができる。なお、図９に示される関係は例示であって、例えば周囲照度Ｌが高い場合に、上記第１の閾値ＴＨ１は大きな値に設定されていればよい。
【００７５】
次に、第２の閾値ＴＨ２は、図１０に示されるように、周囲照度Ｌが０である場合には最小値（ここでは１０個）となる。このように周囲照度Ｌが低い場合、間引き画像の画素値もノイズの画素値も小さくなるため、上記第２の閾値ＴＨ２を比較的小さい値に設定することにより、対象物の反射像（または影像）の変化を画素値が変化したわずかな画素数で正確に検出することができる。
【００７６】
また周囲照度Ｌが高くなるにつれて、第２の閾値ＴＨ２は大きくなり（すなわち単調増加するよう設定され）、周囲照度Ｌが晴天の直射日光下などの最大値（ここでは１０万ルクス）であるとき所定の最大値（ここでは１００個）に設定される。なお、ここでの総画素数に相当する光センサ２の総数は４８万個である。このように周囲照度Ｌが高い場合には第２の閾値ＴＨ２が大きく設定されるので、ノイズの画素値が大きくなることによって第１の閾値ＴＨを超える画素値の画素が増加した場合にも誤判定を回避することができる。したがって、反射像の変化を正確に検出することができる。なお、図１０に示される関係は例示であって、例えば周囲照度Ｌが高い場合に、上記第２の閾値ＴＨ２は大きな値に設定されていればよい。
【００７７】
このように、ステップＳ２１においてモード制御部２４により生成され間引き画像メモリ２５に書き込まれる間引き画像、およびステップＳ２３においてスキャン画像生成部２１から出力される新たな間引き画像は、ステップＳ２０において、周囲照度Ｌが低い場合には、赤外バックライト１９が適宜に点灯された（または減光された）状態で取得されるので、バックライト光により得られる反射像を含む。したがって、スキャン画像を鮮明なものとすることができ、ノイズとの識別を容易にすることができる。もっとも、反射像の画素値はノイズの画素値よりも格段に大きいわけではないので、第１の閾値ＴＨ１が小さく設定されることにより、反射像の変化による画素値の変化をノイズと区別し、反射像のわずかな変化を正確に検出することができる。したがって、スキャン画像の変化が小さいために反射像の変化がないと誤判定し待機モードを解除しないことを防止することができる。
【００７８】
また、周囲照度Ｌが高い場合には、赤外バックライト１９が消灯された状態で取得されるので、上記間引き画像は高い照度の外光による影像を含む。したがって、スキャン画像は鮮明であるが、ノイズの画素値も大きくなるため、第２の閾値ＴＨ２が大きく設定されることにより、増加したノイズによるスキャン画像の変化を影像の変化と誤判断し待機モードを誤って解除することを防止することができる。
【００７９】
以下、本実施形態に係る液晶表示装置１０の効果を説明する。本実施形態に係る液晶表示装置１０は、センサ内蔵液晶パネル１１と、パネル駆動回路１６と、認識処理部２２と、モード制御部２４と、間引き画像メモリ２５とを備えている。モード制御部２４は、通常モードか待機モードかを判定し、通常モードでは認識処理部２２を動作させ、待機モードでは認識処理部２２の動作を停止させる。間引き画像メモリ２５は、通常モードから待機モードに移行するときに間引き画像を記憶し、モード制御部２４は、新たに供給された間引き画像が間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像から所定以上変化したときに、待機モードから通常モードに移行する。特に、モード制御部２４は、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像と新たに供給された間引き画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が第１の閾値ＴＨ１以上である画素の個数が第２の閾値ＴＨ２以上であるときに、待機モードから通常モードに移行する。
【００８０】
このように通常モードか待機モードかを判定し、待機モードでは認識処理部２２の動作を停止させることにより、液晶表示装置１０の消費電力を削減することができる。また、間引き画像が待機モードに移行したときから所定以上変化したときに通常モードに移行することにより、対象物が画面に接触する前に通常モードに移行することができる。したがって、速やかに待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出することができる。
【００８１】
また、２個の閾値ＴＨ１、ＴＨ２は、周囲照度Ｌに応じて算出され、制御レジスタ２６に記憶されている。これにより、スキャン画像に含まれる反射像または映像をノイズと正確に区別し、または待機モードを誤って解除することを防止することができる。また使用形態などに応じてモード判定処理の条件を調整し、好適なモード判定処理を行うことができる。
【００８２】
また、モード制御部２４による判定結果に従い、パネル駆動回路１６は待機モードでは通常モードよりも少ない量の信号を光センサ２から読み出し、Ａ／Ｄ変換器１３は待機モードでは通常モードよりも少ない頻度でデジタル値への変換を行う。このように待機モードではパネル駆動回路１６やＡ／Ｄ変換器１３の動作速度を遅くすることにより、モード判定処理に必要な間引き画像を生成しながら、液晶表示装置１０の消費電力を削減することができる。また、モード制御部２４は、待機モードでは赤外バックライト１９を周囲照度Ｌに応じて減光または消灯させる。これにより、液晶表示装置１０の消費電力を削減することができる。
【００８３】
なお、本実施形態に係る液晶表示装置については、各種の変形例を構成することができる。例えば、本発明の液晶表示装置において、間引き画像メモリ２５に記憶される間引き画像は、通常モードから待機モードに移行するときに記憶される画像であれば、通常モードの最後に生成される画像でもよく、待機モードの先頭で生成される画像でもよい。ただし、この画像生成時点における赤外バックライト１９は、待機モード時と同一の照明状態になるよう周囲照度Ｌに応じて減光または消灯されていることが必要である。待機モード時における間引き画像と比較されるからである。
【００８４】
ここで、画像生成時点と待機モード時点とで周囲照度が異なる場合には、間引き画像メモリ２５に書き込まれる間引き画像と、スキャン画像生成部２１から出力される新たな間引き画像とは異なる画像となるため、結果的に待機モードが解除されることになる。
【００８５】
また、制御レジスタ２６には上述したすべてのパラメータが記憶されている必要はなく、これらパラメータの全部あるいは一部が固定値であってもよい。例えば、制御レジスタ２６には、第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２のうち一方だけが記憶され、かつ周囲照度Ｌに応じて適宜の値が算出され、他方は固定値であってもよい。また、抽出範囲ＥＲは、常に表示画面の全体に固定されていてもよい。
【００８６】
さらに、第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２に代えて、周囲照度Ｌに応じて所定の閾値を算出し、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像から（ステップＳ２３で入力された）新たな間引き画像がどの程度変化したかを示すパラメータ（例えば画像の相関関係を示す値など）を参照して、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像から新たな間引き画像が所定程度以上すなわち上記閾値以上変化したと判定される場合にのみ、待機モードが解除される構成であってもよい。
【００８７】
以上に示すように、本発明の表示装置によれば、待機モードでは回路の動作を停止させたり、回路の動作速度を遅くしたりして消費電力を削減しながら、周囲照度Ｌに応じて第１および第２の閾値ＴＨ１，ＴＨ２を適宜の値に設定することにより、周囲照度Ｌの変化による影響を受けることなく、またはその影響を低減することができるので、待機モードを解除するか否かの判定を正確にすることができる。
【００８８】
すなわち、前述したように、周囲照度Ｌが低い場合には第１の閾値ＴＨ１が小さく設定されることにより、画素値の変化をノイズと区別しつつ、わずかな変化を正確に検出することができるので、スキャン画像の変化が小さいために反射像または影像の変化がないと誤判定し待機モードを解除しないことを防止することができる。また、周囲照度Ｌが高い場合には、第２の閾値ＴＨ２が大きく設定されることにより、増加したノイズによるスキャン画像の変化を影像の変化と誤判断し待機モードを誤って解除することを防止することができる。このように、本表示装置によれば、正確に待機モードを脱出してタッチ位置を素早く検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、表示パネルに複数の光センサを設けた画像表示装置に適用されるものであって、通常モードと消費電力低減のための待機モードとが適宜切り替えられる液晶表示装置などの画像表示装置に適している。
【符号の説明】
【００９０】
１…画素回路
２…光センサ
１０…液晶表示装置
１１…センサ内蔵液晶パネル
１２…表示データ処理回路
１３…Ａ／Ｄ変換器
１４…センサデータ処理回路
１５…バックライト
１６…パネル駆動回路
１７…画素アレイ
１８…白色バックライト
１９…赤外バックライト
２０…照度センサ
２１…スキャン画像生成部
２２…認識処理部
２３…ホストＩ／Ｆ部
２４…モード制御部
２５…間引き画像メモリ
２６…制御レジスタ
【図１】
2011083609.tif 000003
【図２】
2011083609.tif 000004
【図３】
2011083609.tif 000005
【図４】
2011083609.tif 000006
【図５Ａ】
2011083609.tif 000007
【図５Ｂ】
2011083609.tif 000008
【図６Ａ】
2011083609.tif 000009
【図６Ｂ】
2011083609.tif 000010
【図７】
2011083609.tif 000011
【図８】
2011083609.tif 000012
【図９】
2011083609.tif 000013
【図１０】
2011083609.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成24年6月8日(2012.6.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
次に、モード制御部２４には、スキャン画像生成部２１から出力された新たな間引き画像が入力される（ステップＳ２３）。次に、モード制御部２４は、間引き画像メモリ２５に記憶された間引き画像とステップＳ２３で入力された新たな間引き画像とを画素ごとに比較し、画素値の差が制御レジスタ２６に記憶された上記第１の閾値ＴＨ１以上である画素の個数Ｎを求める（ステップＳ２４）。次に、モード制御部２４は、ステップＳ２４で求めた個数Ｎと制御レジスタ２６に記憶された上記第２の閾値ＴＨ２とを比較する（ステップＳ２５）。モード制御部２４は、Ｎ≧ＴＨ２のときにはステップＳ２６へ進み、Ｎ２＜ＴＨ２のときにはステップＳ２３へ進む。前者の場合、モード制御部２４は、制御レジスタ２６に記憶された第２のタイマー値ＴＭ２を設定してタイマーを起動し（ステップＳ２６）、待機モードから通常モードへ移行するために、ステップＳ１２へ進む。ただし、第２のタイマー値ＴＭ２は、第１のタイマー値ＴＭ１よりも小さいものとする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
また周囲照度Ｌが高くなるにつれて、第２の閾値ＴＨ２は大きくなり（すなわち単調増加するよう設定され）、周囲照度Ｌが晴天の直射日光下などの最大値（ここでは１０万ルクス）であるとき所定の最大値（ここでは１００個）に設定される。なお、ここでの総画素数に相当する光センサ２の総数は４８万個である。このように周囲照度Ｌが高い場合には第２の閾値ＴＨ２が大きく設定されるので、ノイズの画素値が大きくなることによって第１の閾値ＴＨ１を超える画素値の画素が増加した場合にも誤判定を回避することができる。したがって、反射像の変化を正確に検出することができる。なお、図１０に示される関係は例示であって、例えば周囲照度Ｌが高い場合に、上記第２の閾値ＴＨ２は大きな値に設定されていればよい。
【国際調査報告】
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